WO2010050532A1 - 無線通信システム、中継システム、中継装置、及び、同期方法 - Google Patents

無線通信システム、中継システム、中継装置、及び、同期方法 Download PDF

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WO2010050532A1
WO2010050532A1 PCT/JP2009/068536 JP2009068536W WO2010050532A1 WO 2010050532 A1 WO2010050532 A1 WO 2010050532A1 JP 2009068536 W JP2009068536 W JP 2009068536W WO 2010050532 A1 WO2010050532 A1 WO 2010050532A1
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WO
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communication
relay
synchronization
wireless terminal
signal
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PCT/JP2009/068536
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English (en)
French (fr)
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祥二 福澤
田中　芳幸
Original Assignee
アイコム株式会社
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    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04B—TRANSMISSION
    • H04B7/00—Radio transmission systems, i.e. using radiation field
    • H04B7/14—Relay systems
    • H04B7/15—Active relay systems
    • H04B7/155—Ground-based stations
    • H04B7/15528—Control of operation parameters of a relay station to exploit the physical medium
    • H04B7/15542—Selecting at relay station its transmit and receive resources
    • H—ELECTRICITY
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04L—TRANSMISSION OF DIGITAL INFORMATION, e.g. TELEGRAPHIC COMMUNICATION
    • H04L7/00—Arrangements for synchronising receiver with transmitter
    • H04L7/04—Speed or phase control by synchronisation signals
    • H04L7/041—Speed or phase control by synchronisation signals using special codes as synchronising signal
    • H—ELECTRICITY
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04W—WIRELESS COMMUNICATION NETWORKS
    • H04W56/00—Synchronisation arrangements
    • H04W56/001—Synchronization between nodes
    • H04W56/0015—Synchronization between nodes one node acting as a reference for the others
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    • H04W84/04—Large scale networks; Deep hierarchical networks
    • H04W84/08—Trunked mobile radio systems
    • H—ELECTRICITY
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
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    • H04W92/00—Interfaces specially adapted for wireless communication networks
    • H04W92/16—Interfaces between hierarchically similar devices
    • H04W92/20—Interfaces between hierarchically similar devices between access points

Definitions

  • the present invention relates to a wireless communication system, a relay system, a relay device, and a synchronization method.
  • a trunking wireless communication system (hereinafter referred to as “trunking system”) is known.
  • the trunking system has a plurality of repeaters at one site, and a plurality of wireless terminal apparatuses share a plurality of call channels by a plurality of repeaters.
  • the trunking system includes a so-called dedicated control system having a dedicated control channel and a so-called distributed control system having no dedicated control channel.
  • a plurality of wireless terminal devices set an empty call channel based on control information from the control channel, and perform a call with each other via the empty call channel.
  • a plurality of wireless terminal devices set an empty call channel based on control information from a home repeater registered in advance in each wireless terminal device, and call each other through the empty call channel.
  • a master repeater functions as a master repeater and the other functions as a slave repeater.
  • the slave repeater operates while synchronizing with the synchronization signal supplied from the master repeater.
  • Patent Document 1 discloses a technique for automatically switching another repeater to a master repeater when a master repeater fails.
  • a master repeater generates a synchronization signal and transmits it to a plurality of other slave repeaters.
  • Each repeater is connected to another repeater by a sync signal connector for sending and receiving a sync signal, and is connected to another repeater by a LAN for control communication related to connection of a communication channel.
  • a control channel is set in a dedicated control method, and a call channel is set based on control information from a home repeater in a distributed control method. That is, in the trunking system, the wireless terminal device does not always make a call on the same call channel, and the call channel is changed as necessary.
  • the operation of the repeater and the operation of the wireless terminal device may not be synchronized when the call channel is changed.
  • the wireless terminal device may not be able to receive it in synchronization with the communication frame transmitted by the repeater. If the detection of frame synchronization by the wireless terminal device is delayed, the reception data of the wireless terminal device will be in a state of being truncated.
  • Patent Document 1 discloses a technique for ensuring synchronization among a plurality of repeaters by switching another repeater to a master repeater when a master repeater fails. However, it does not disclose anything about establishing frame synchronization at high speed when the call channel is changed.
  • a dedicated signal line for a synchronization signal is provided separately from a signal line for control related to connection of a communication channel, which increases the cost of the repeater. Invite.
  • the present invention solves the above-described problem, and provides a wireless communication system, a relay system, a relay device, and a synchronization method thereof that can easily synchronize a wireless signal when a wireless terminal device changes a channel.
  • the purpose is to provide.
  • the present invention also provides a wireless terminal device that changes channels without providing a dedicated signal line in the repeater to synchronize channel changes, and without providing an expensive receiving circuit or control circuit in the wireless terminal device.
  • An object of the present invention is to provide a radio communication system, a relay system, a relay device, and a synchronization method thereof that can quickly synchronize radio signals.
  • a wireless communication system includes: A relay system comprising a plurality of relay devices connected to each other via a communication line and assigned to each unique channel; A plurality of wireless terminal devices that perform communication via the relay system, Each relay device transmits control information to the wireless terminal device registered in itself, Each wireless terminal device receives the control information transmitted from the relay device with which it is registered, and based on the received control information, the channel is in a state in which it can be relayed from among the channels assigned to each relay device To communicate with other wireless terminal devices via the selected channel, Each relay device transmits / receives information constituting the control information by transmitting / receiving a communication signal via the communication line, and synchronizes a downlink signal transmitted by itself with the communication signal in the communication line, The wireless terminal device maintains a synchronization state established in the channel before the movement for at least a predetermined period when the channel for communication is moved to another channel. It is characterized by that.
  • the unit length of the communication signal in the communication line and the length of the signal frame of the downlink signal transmitted by each relay apparatus are set to be the same.
  • the relay system may include a master relay device that transmits a synchronization signal to the communication line and a slave relay device that acquires the synchronization signal from the communication line.
  • the master relay device includes a synchronization circuit that generates a synchronization signal
  • the slave relay device includes a synchronization circuit that oscillates in synchronization with the received synchronization signal
  • the master relay device and the slave relay device transmit a downlink signal in synchronization with the synchronization signal
  • the wireless terminal device includes a synchronization circuit that synchronizes with a received downlink signal, and the synchronization circuit can maintain an established synchronization state for one synchronization period or more.
  • Each of the relay devices transmits information held by itself to the position assigned to itself in the communication signal of the communication line. Further, each of the relay devices can receive another relay device from the communication frame of the communication line. It is also possible to acquire information that is held and to build control information that is transmitted wirelessly by itself.
  • a relay system comprising a plurality of relay devices connected to each other via a communication line and assigned with a unique relay channel, A master relay device that sends a synchronization signal for synchronizing the plurality of relay devices to the communication line; Via the communication line, to acquire the synchronization signal sent by the master relay device, comprising a slave relay device that operates in synchronization with the synchronization signal, It is characterized by that.
  • a relay device provides: A relay device connected to a communication line and assigned a unique relay channel, An output unit that outputs self-information held by itself at a self-assigned position in the communication signal of the communication line; An input unit for inputting other information output by another relay device from the communication signal of the communication line; A processing unit for generating control information for controlling a wireless terminal device with which the wireless communication is performed based on the other information, The processing unit is configured to synchronize a downlink signal wirelessly transmitted by itself with a communication signal in the communication line. It is characterized by that.
  • a synchronization method provides: A relay system including a plurality of relay devices that are connected to each other via a communication line and assigned with a unique relay channel is synchronized with a plurality of wireless terminal devices that perform communication via the relay system.
  • a synchronization method A transmission step in which the relay device transmits control information to a wireless terminal device registered in the relay device; Based on the control information received from the relay device with which the wireless terminal device is registered, the wireless terminal device selects a channel that can be relayed from the channels assigned to each relay device and A communication process for performing communication,
  • the relay device acquires information constituting the control information via the communication line, and synchronizes a downlink signal that is wirelessly transmitted by itself with a communication signal on the communication line,
  • the communication step when the wireless terminal device moves a communication channel to another channel, the synchronization state established in the channel before the movement is maintained. It is characterized by that.
  • site 100 of the wireless communication system includes a plurality (for example, a maximum of 30) repeaters 111 1 to 111 n .
  • Each of the plurality of repeaters 111 1 to 111 n is assigned a unique relay channel, and is responsible for relay processing of the same communication area.
  • the repeaters 111 1 to 111 n are connected to each other via a communication line 115 and constitute one repeater system (relay system) 130.
  • the repeater system 130 forms one communication area having the number of channels n (n is the number of repeaters).
  • the repeaters 111 1 to 111 n are connected to the server 104 via a communication line 116 such as an IP connection line. Since the communication line 115 is generally referred to as a “system bus”, the communication line 115 is referred to as a system bus in the following description.
  • the server 104 can perform various settings of the plurality of repeaters 111 1 to 111 n by remote control.
  • Each repeater 111 1 to 111 n includes a repeater unit and a controller unit. Further, each of the repeaters 111 1 to 111 n exchanges information about the repeaters 111 1 to 111 n (for example, information indicating whether or not relaying is being performed) via the system bus 115 and shares the information.
  • Each repeater 111 1 ⁇ 111 n is set or transmits data in advance which time slot to the system bus 115. For this reason, each repeater 111 1 to 111 n sends data to a preset time slot.
  • One of the plurality of repeaters 111 1 to 111 n is set as a “master repeater”.
  • the repeater 111 1 is assumed to be a master repeater.
  • the master repeater sends a synchronization signal for synchronizing the repeaters 111 1 to 111 n including its own device to the system bus 115.
  • the wireless terminal devices TA to TH register any one of the repeaters 111 1 to 111 n as a home repeater. Similarly, each of the repeaters 111 1 to 111 n registers information of the wireless terminal devices TA to TH that use the repeaters 111 1 to 111 n as their home repeaters.
  • Wireless terminal apparatuses TA to TH receive the home repeater downlink signal in the standby state.
  • the wireless terminal devices TA to TH acquire the empty channel information inserted in the downlink signal of the home repeater, move the communication channel (channel used for communication) to the empty channel indicated by the empty channel information, and the empty channel Talk to other wireless terminal devices via When the call ends, the communication channel is returned to the home repeater channel, and the standby state is restored.
  • the wireless terminal device TA ⁇ TD home repeater to repeater 111 1 the radio terminal equipment TE and TF home repeater to repeater 111 2
  • the wireless terminal TG and TH is the repeater 111 3 as a home repeater.
  • the wireless communication system of FIG. 1 is a distributed trunking system in which wireless terminal apparatuses TA to TH share a plurality of repeaters 111 1 to 111 n and at least one repeater is appropriately selected for relay.
  • the distributed trunking system does not have a dedicated channel for control, and all the channels function as control channels as well as call channels.
  • the wireless terminal device TA acquires channel information which indicates the call channels that can be included in the downlink signal from the repeater 111 1 which is its home repeater, which can call on the basis of the acquired channel information Identifies channels, one of the discriminated communicatable channels (e.g., channel repeater 111 3) is selected, to move the communication channel itself to the selected channel.
  • the discriminated communicatable channels e.g., channel repeater 111 3
  • the wireless terminal device TA transmits a call permission request to this channel (channel repeater 111 3 is provided), to establish a link receives a response indicating that allow calls from repeater 111 3.
  • the home repeater 111 1 transmits to the wireless terminal TB ⁇ TD is the other party, a control signal for instructing the movement to the speech channel establishing a link (channel repeater 111 3) .
  • the wireless terminal devices TB to TD change the call channel to the designated channel and perform a call with the wireless terminal device TA.
  • the repeater 111 1 for the wireless terminal devices TA ⁇ TD that registers itself as a home repeater, and operates as a control channel, for other wireless terminal devices TE ⁇ TH operates as a telephone communication channel .
  • the call between the radio terminal apparatuses TA to TD is a group call in the radio terminal apparatuses TA to TD as a whole or a small group composed of, for example, the radio terminal apparatuses TA and TB. Group calls or individual calls (referred to as “Individual Call”) for one wireless terminal device.
  • FIG. 2 is a block diagram showing the configuration of the wireless terminal devices TA to TH of FIG.
  • FIG. 3 is a block diagram showing a configuration of repeaters 111 1 to 111 n in FIG.
  • Figure 4 is a diagram showing a time slot assigned from the master repeater 111 1 to each repeater following the synchronization signal and the synchronization signal is sent to the system bus 115.
  • FIGS. 5A and 5B are diagrams illustrating a format of a communication frame transmitted and received between the repeater and the wireless terminal device.
  • the communication frame is composed of a header part and a data part. Detailed contents of the header part and the data part will be described later.
  • the radio terminal apparatuses TA to TH include an antenna ANTSR, a transmission / reception switching unit 11, a transmission unit 12, a baseband processing unit 13, an A / D conversion unit 14, a microphone 15 and a reception block as signal blocks.
  • Unit 16 baseband processing unit 17, D / A conversion unit 18, and speaker 19.
  • the wireless terminal devices TA to TH include a controller 20, a timer unit 25, a display unit 26, an operation unit 27, and a synchronization circuit 28 as control system blocks.
  • the controller 20 further includes a CPU (central processing unit) 21, an I / O (input / output unit) 22, a RAM (read / write memory) 23, a ROM (read-only memory) 24, and an internal bus for connecting them together. ing.
  • the signal system blocks of the wireless terminal devices TA to TH are controlled by the CPU 21.
  • the CPU 21 executes a control program stored in the ROM 24 to control the entire wireless terminal device, and is obtained from commands and data input from the operation unit 27 via the I / O 22 and the baseband processing unit 17.
  • the data is processed and temporarily stored in the RAM 23.
  • the CPU 21 displays the command and data stored as necessary on the display unit 26 such as an LCD (Liquid Crystal Display). Further, the CPU 21 displays the current time obtained from the time measuring unit 25 on the display unit 26.
  • the synchronization circuit 28 includes a PLL (Phase Locked Loop) circuit, and oscillates in synchronization with a synchronization signal included in a reception signal supplied from the baseband processing unit 17 and a communication frame periodically received. Operates and generates a synchronization signal that serves as a reference for the operation timing of the wireless terminal devices TA to TH. The synchronization circuit 28 further generates an operation clock synchronized with the synchronization signal and supplies it to the controller 20 and the like.
  • the synchronization circuit 28 has a relatively long time constant, and once synchronization is established, the synchronization circuit 28 maintains the synchronization state for a certain period (for example, between 1 and 3 frame periods).
  • controller 20 may be configured such that a rewritable nonvolatile memory card such as a flash memory in which unique identification information of the wireless terminal device is recorded is detachably mounted.
  • a rewritable nonvolatile memory card such as a flash memory in which unique identification information of the wireless terminal device is recorded is detachably mounted.
  • the transmission / reception switching unit 11 has its input end connected to the antenna ANTSR and its output end alternatively connected to the transmission unit 12 and the reception unit 16 according to the control of the CPU 21. Is done.
  • the wireless terminal device When no transmission operation is performed by the operation unit 27, the wireless terminal device is in a reception (standby) mode, and the output terminal of the transmission / reception switching unit 11 is connected to the reception unit 16.
  • the wireless terminal device when a transmission operation is performed by the operation unit 27, the wireless terminal device is in a transmission mode, and the output terminal of the transmission / reception switching unit 11 is connected to the transmission unit 12.
  • the microphone 15 converts the user's voice input into an analog voice signal and outputs the analog voice signal to the A / D converter 14 in the transmission mode.
  • the A / D conversion unit 14 converts the analog audio signal from the microphone 15 into a digital audio signal and outputs the digital audio signal to the baseband processing unit 13.
  • the baseband processing unit 13 generates a communication frame (baseband signal) in a predetermined format based on the digital audio signal from the A / D conversion unit 14 or based on data stored in the RAM 23 of the controller 20.
  • the communication frame is generated and output to the transmission unit 12.
  • the transmission unit 12 modulates the carrier wave using the communication frame from the baseband processing unit 13 and transmits the modulated carrier wave to the repeater that is performing the relay operation via the transmission / reception switching unit 11 and the antenna ANTSR.
  • GMSK Gausian Minimum Shift Keying
  • PSK Phase Shift Keying
  • QAM Quadrature Amplitude Modulation
  • FSK Frequency Shift Keying
  • the transmission / reception switching unit 11 connects the antenna ANTSR and the reception unit 16.
  • the receiving unit 16 receives radio signals from the repeaters 111 1 to 111 n via the antenna ANTSR.
  • the receiving unit 16 amplifies the received signal, performs signal processing such as demodulation processing, and outputs the demodulated signal to the baseband processing unit 17.
  • the baseband processing unit 17 extracts a communication frame from the demodulated signal output from the receiving unit 16. Further, the baseband processing unit 17 outputs information on the header portion H of the extracted communication frame to the CPU 21.
  • the CPU 21 analyzes the information of the header part H, and when the transmission destination of the received signal is its own station, the CPU 21 outputs the audio signal data included in the data part D to the D / A converter 18.
  • the data other than the audio signal included in the data part D is temporarily stored in the RAM 23 and displayed on the display part 26 as necessary.
  • the D / A converter 18 converts the audio signal from the baseband processor 17 from digital to analog and causes the speaker 19 to generate a sound.
  • the repeaters 111 1 to 111 n are, as signal blocks, a transmission dedicated antenna ANTS, a transmission unit 32, a baseband processing unit 33, a reception dedicated antenna ANTR, a reception unit 36, and baseband processing.
  • Each of the repeaters 111 1 to 111 n includes a controller 40, a timer unit 45, a display unit 46, and an operation unit 47 as control system blocks.
  • the controller 40 includes a CPU (central processing unit) 41, an I / O (input / output unit) 42, a RAM (read / write memory) 43, a ROM (read only memory) 44, and an internal bus for connecting them together.
  • the repeaters 111 1 to 111 n are provided with a bus I / F (interface) 9 for sending the information of its own device to a system bus 115 described later and acquiring information from other repeaters.
  • the repeaters 111 1 to 111 n (for example, the repeater 111 1 ) perform signal processing such as amplification processing and waveform processing on the wireless signal received from the wireless terminal device that is the transmission source (for example, the wireless terminal device TA), and transmit destinations To the wireless terminal device (for example, the wireless terminal device TB).
  • the repeaters 111 1 to 111 n basically have the same configuration as the wireless terminal devices TA to TH shown in FIG. Accordingly, components that are basically the same as the components of the wireless terminal devices TA to TH shown in FIG. .
  • the repeaters 111 1 to 111 n are provided with a transmission-specific antenna ANTS and a reception-specific antenna ANTR.
  • Each of the plurality of repeaters 111 1 to 111 n is connected to each other via a system bus 115 and connected to the server 104 via a communication line 116 such as an IP connection line as shown in FIG. Yes.
  • the input unit 6 inputs data transmitted from the server 104 via the network I / F 8 under the input control of the CPU 41. Furthermore, when constructing a multi-site network that communicates with another site 100 constituting another communication area, a communication frame is received with a repeater at another site via the network I / F 8.
  • the output unit 7 outputs data requested by the server 104 via the network I / F 8 under the control of the CPU 41. Furthermore, when constructing a multi-site network that communicates with another site 100 configuring another communication area, a communication frame is transmitted to a repeater at another site via the network I / F 8.
  • the bus I / F 9 acquires the synchronization signal sent to the system bus 115 by the master repeater by the input control of the CPU 41, repeater information sent to the system bus 115 from other repeaters other than its own device, and the output wholesale of the CPU 41. It mediates the transmission of the information of its own device to the system bus 115.
  • the synchronization circuit 48 includes a PLL circuit. When this repeater functions as a master repeater, it oscillates itself and generates a synchronization signal for the entire system.
  • the synchronization signal is supplied to the controller 40 to serve as a reference timing for the operation, and is output onto the system bus 115 and transmitted to another repeater, as will be described later with reference to FIG.
  • the synchronization circuit 48 oscillates in synchronization with a synchronization signal supplied via the bus I / F 9, generates an internal synchronization signal, and supplies the internal synchronization signal to the controller 40. .
  • This internal synchronization signal serves as a reference timing for the operation of the repeater.
  • FIG. 4 is a diagram showing a synchronization signal sent to the system bus 115 by the master repeater and slots corresponding to each subsequent repeater.
  • one period of the synchronization signal is 80 ms
  • the first 40 ms is composed of 32 slots from slot 0 to slot 31. Therefore, each slot has a time length of 1.25 ms.
  • the first slot 0 contains a synchronization signal and is sent out by one repeater or master repeater 1111 specified according to a predetermined algorithm.
  • the other repeaters 111 2 to 111 n become slave repeaters and acquire this synchronization signal.
  • the repeaters 111 1 to 111 n that is, the repeater system 130 operates in synchronization with this synchronization signal. Any of slots 1 to 31 other than the slot 0 for synchronization is assigned to the repeaters 111 1 to 111 n .
  • the repeaters 111 1 to 111 n write (output) the information of each repeater shared with each other (whether or not the relay channel is available, etc.) in the slot assigned to the own apparatus.
  • the repeater 111 1 which is a master repeater sends a synchronization signal to the slot 0 and writes the information of the repeater 111 1 into the slot assigned to the repeater 111 1 among the slots 1 to 30.
  • the last slot 31 is undefined here.
  • FIG. 5 shows a format of a communication frame transmitted / received between the repeater and the wireless terminal device.
  • FIG. 5A shows an example of a communication frame format when establishing a link with a call channel
  • FIG. 5B shows an example of a communication frame format when voice and data are communicated.
  • the format of a communication frame transmitted / received between the repeater and the wireless terminal device shown in FIGS. 5A and 5B is 80 ms, and is composed of 384 bits.
  • P is a preamble (only at initial transmission)
  • FSW is a frame synchronization word
  • LICH link information
  • SCCH signaling control
  • FACCH high-speed accompanying control
  • G is data of guard time.
  • FIG. 6 is a flowchart showing the operation of the master repeater 111 1 (repeater 111 1 ).
  • the master repeater 111 1 sends the synchronization signal output from the synchronization circuit 48 to slot 0 in FIG. 4, and the other repeaters 111 2 to 111 n serving as slave repeaters to the master repeater 111 1 It acquires a synchronization signal, repeater system 130 including the master repeater 111 1 operates in synchronism with the synchronizing signal.
  • the synchronization signal is sent out on the system bus 115 every 80 ms, which is the same as the communication frame period.
  • one repeater among the repeaters 111 1 to 111 n becomes a master repeater in accordance with a predetermined rule at the initial startup.
  • the repeater 111 1 transmits a synchronization signal becomes the master repeater.
  • the other repeaters 111 2 to 111 n automatically become slave repeaters and acquire a synchronization signal transmitted from the master repeater 1 .
  • Any one of slots 1 to 30 is assigned to repeaters 111 1 to 111 n .
  • the repeaters 111 1 to 111 n also know which slot the other repeaters are assigned to.
  • the transmission of information to the allocation slot is timed by the synchronization circuit 48 and the timer 45.
  • the synchronization signal is transmitted every 80 ms, and the information of the own device is transmitted by measuring the time between the synchronization signal transmission and the allocation slot. Based on these, transmission of the synchronization signal of the master repeater 111 1 and information indicating the state of the own apparatus and acquisition of information of the other repeaters 111 2 to 111 n will be described.
  • step S101 the CPU 41 determines whether or not 80 ms has passed since the previous synchronization signal transmission, that is, whether or not the slot is slot 0 (step S101).
  • a synchronization signal is written into (step S102). If it is determined in step S101 that 80 ms has not elapsed since the previous synchronization signal was sent, that is, if the slot is not slot 0, it is determined whether or not the slot is an assigned slot assigned to the own apparatus (step S103). If it is an allocation slot, the information of the own device is written into the allocation slot (step S104). If the slot is not an allocation slot, that is, if it is an allocation slot of another repeater, information on that slot is read (step S105). Next, the information in the RAM 43 is updated with the read information (step S106).
  • FIG. 7 is a flowchart showing the operation of the slave repeater (repeaters 111 2 to 111 n ).
  • Slave repeater 111 2 ⁇ 111 n is similar to the master repeater 111 1, and acquires the synchronization signal transmitted in slot 0, it runs in synchronization with the synchronizing signal. The elapsed time after the synchronization signal is output is counted by the timer 45.
  • step S201 whether or not the current time slot is a slot to which a synchronization signal is transmitted, That is, it is determined from the time measured by the time measuring unit 45 whether the slot is 0 or not. If it is slot 0, the synchronization signal sent to slot 0 is acquired (step S202). In step S201, if it is not the slot 0 to which the synchronization signal is transmitted, the time is measured from the acquisition of the synchronization signal, and it is determined whether or not it is the timing of the allocation slot allocated to the own device (step S203). If it is an allocation slot, information on the own device is written into the allocation slot (step S204). If the slot is not an allocation slot, that is, if it is an allocation slot of another repeater, information on that slot is read (step S205). Next, the information in the RAM 43 is updated with the read information (step S206).
  • each repeater 111 1 to 111 n first generates a transmission frame (step S301) and transmits the communication frame in synchronization with the synchronization signal. Transmit (step S302). That is, as shown in FIG. 9, this wireless communication system outputs a communication frame in synchronization with the synchronization signal.
  • the synchronization circuit 28 of the wireless communication terminals TA to TH oscillates in synchronization with this communication frame. Therefore, the wireless communication terminals TA to TH are also operating in synchronization.
  • the master repeater 111 1 is the period of the same 80ms communication frame length, and sends a synchronization signal to the system bus.
  • the slave repeaters 111 2 to 111 n obtain the synchronization signal sent to this system bus.
  • the repeaters 111 1 to 111 n operate in synchronization with this synchronization signal. Since the period of the synchronization signal with which the repeaters 111 1 to 111 n are synchronized is the same as the communication frame length, the repeaters 111 1 to 111 n can transmit a downlink signal synchronized with the synchronization signal.
  • the channel on which the wireless terminal device makes a call is not a fixed channel, but is any one of the repeaters 111 1 to 111 n which is an empty channel among relay channels unique to the repeaters 111 1 to 111 n .
  • a call permission request is made to one repeater, and the call is started when a response indicating that the call is permitted is received from the repeater that has made the call permission request. For this reason, the channel frequency must be changed.
  • a frame synchronization signal of a communication frame is detected, and subsequent data is demodulated. For this reason, if the detection of the frame synchronization signal is delayed, the received data is cut off. Therefore, when the wireless communication system as in the embodiment is constructed by digital wireless communication, the wireless terminal device requires a PLL with a fast lock-up time, resulting in an increase in cost.
  • the operations of the repeaters 111 1 to 111 n , the communication frames transmitted by the repeaters 111 1 to 111 n , and the operations of the wireless terminal devices TA to TH are synchronized. Further, once the synchronization circuit 28 of the wireless terminal devices TA to TH has a relatively long time constant, and once synchronization is established, even if there is a channel change or the like, for a while (for example, two communication frame periods, etc.) Stay synchronized. Therefore, the radio terminal apparatuses TA to TH can change channels while maintaining the synchronization state with respect to the communication frame. For this reason, even without using an expensive PLL with a fast lock-up time, it is possible to receive a communication frame without causing a head loss.
  • the transmission process and the communication process correspond to the functions of the CPU 41 of the repeaters 111 1 to 111 n .
  • the transmission process and the communication process can be configured by electronic circuits such as a transmission circuit and a communication circuit, respectively.
  • circuit configuration or the like is also arbitrary, and various modifications such as configuring a part of a circuit configured by hardware by software or configuring a function configured by software by hardware are possible.

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Abstract

　無線通信システムは、複数の中継装置を備えた中継システムと、該中継システムを介して通信を行う複数の無線端末装置と、から構成される。各中継装置は、自己に登録された無線端末装置に対して制御情報を送信し、各無線端末装置は、自己が登録された中継装置より受信した制御情報に基づいて、各中継装置に割り当てられたチャンネルの中から中継可能な状態であるチャンネルを選択して無線端末装置間の通信を行う。各中継装置は、通信回線を介して前記制御情報を構成する情報を取得するとともに、通信信号に自己が無線送信するダウンリンク信号を同期させ、各無線端末装置は、通信を行うチャンネルから他のチャンネルに移動したときに、移動前のチャンネルにおいて確立した同期状態を維持する。

Description

無線通信システム、中継システム、中継装置、及び、同期方法
　本発明は、無線通信システム、中継システム、中継装置、及び、同期方法に関する。
　トランキング方式の無線通信システム（以下、「トランキングシステム」と称する）が知られている。トランキングシステムは、１つのサイトに複数のレピータを有し、複数の無線端末装置が複数のレピータによる複数の通話チャンネルを共有する。トランキングシステムには、専用の制御チャンネルを有する専用制御方式と呼ばれるものと、専用の制御チャンネルを有しない分散型制御方式と呼ばれるものがある。
　専用制御方式では、複数の無線端末装置は、制御チャンネルからの制御情報に基づいて、空き通話チャンネルを設定し、空き通話チャンネルを介して相互に通話を行う。
　分散型制御方式では、複数の無線端末装置は、各無線端末装置に予め登録されているホームレピータからの制御情報に基づいて、空き通話チャンネルを設定し、空き通話チャンネルを介して相互に通話を行う。また、複数のレピータは、その中の１台がマスタレピータとして機能し、他はスレーブレピータとして機能する。スレーブレピータは、マスタレピータから供給される同期信号に同期を取りながら動作する。
　特許文献１は、マスタレピータが故障したときに、他のレピータをマスタレピータに自動的に切り換える技術を開示している。この技術では、マスタレピータは、同期信号を生成し、他の複数のスレーブレピータに送信する。各レピータは、同期信号の授受のために同期信号コネクタによって他のレピータと接続されると共に、通信チャンネルの接続に関する制御の通信のためにＬＡＮによって他のレピータと接続されている。
特開２００７－２８１８００号公報
　トランキングシステムにおいては、無線端末装置同士で通話を行う際、専用制御方式では制御チャンネル、分散型制御方式においてはホームレピータからの制御情報に基づいて通話チャンネルが設定される。つまりトランキングシステムでは、無線端末装置は、常に同じ通話チャンネルで通話を行うものではなく、通話チャンネルが必要に応じて変更される。
　このように、トランキングシステムでは、通話チャンネルが変更されたときに、レピータの動作と無線端末装置の動作との同期が取れなくなる虞がある。具体的には、無線端末装置が、レピータが送信した通信フレームに同期して、これを受信できなくなることがある。無線端末装置によるフレーム同期の検出が遅れると、無線端末装置の受信データは頭切れした状態となってしまう。
　特許文献１は、マスタレピータが故障した場合に、他のレピータをマスタレピータに切り換えることで、複数のレピータ間の同期を確保する技術を開示する。しかし、通話チャンネルが変更されたときに、フレーム同期を高速で確立することについては何ら開示していない。また、特許文献１に開示されたトランキングシステムでは、通信チャンネルの接続に関する制御のための信号ラインとは別に、同期信号のための専用信号ラインが設けられており、このためレピータのコストアップを招く。
　一方、無線端末装置が、チャンネルを変更した後、レピータが送信する通信フレームに同期をとるために要する時間を短縮することも考えられる。しかし、そのためには高速で動作する受信回路や制御回路が要求され、回路構成が高度化及び複雑化し、無線端末装置のコストアップを招くという問題がある。
　本発明は、上記課題を解決するものであり、無線端末装置がチャンネルを変更したときに、無線信号の同期を容易にとることができる無線通信システム、中継システム、中継装置、及びその同期方法を提供することを目的とする。
　また、本発明は、チャンネル変更の同期をとるために専用信号ラインをレピータに設けることなく、かつ、高価な受信回路や制御回路を無線端末装置に設けることなく、無線端末装置がチャンネル変更を行ったときに、無線信号の同期を迅速にとることができる無線通信システム、中継システム、中継装置、及びその同期方法を提供することを目的とする。
　上記目的を達成するため、本発明の第１の観点に係る無線通信システムは、
　通信回線を介して相互に接続され、各固有のチャンネルが割り当てられた複数の中継装置を備えた中継システムと、
　該中継システムを介して通信を行う複数の無線端末装置と、を備え、
　各中継装置は、自己に登録された無線端末装置に対して制御情報を送信し、
　各無線端末装置は、自己が登録された中継装置より送信された前記制御情報を受信し、受信した制御情報に基づいて、各中継装置に割り当てられたチャンネルの中から中継可能な状態であるチャンネルを選択し、選択したチャンネルを介して他の無線端末装置との間の通信を行い、
　各中継装置は、前記通信回線を介して通信信号を送受信することにより、前記制御情報を構成する情報を送受信し、該通信回線における通信信号に自己が無線送信するダウンリンク信号を同期させ、各無線端末装置は、通信を行うチャンネルを他のチャンネルに移動したときに、該移動前のチャンネルにおいて確立した同期状態を少なくとも所定期間維持する、
　ことを特徴とする。
　前記通信回線における通信信号の単位長さと各中継装置が送信するダウンリンク信号の信号フレームの長さが同一に設定されている、ことも可能である。
　前記中継システムが、前記通信回線に同期信号を送出するマスター中継装置と、前記通信回線より同期信号を取得するスレーブ中継装置と、からなる、ことも可能である。
　前記マスター中継装置は、同期信号を生成する同期回路を備え、
　前記スレーブ中継装置は、受信した同期信号に同期して発振する同期回路を備え、
　マスター中継装置及びスレーブ中継装置は、同期信号に同期してダウンリンク信号を送信し、
　前記無線端末装置は、受信したダウンリンク信号に同期する同期回路を備え、この同期回路は、確立した同期状態を１同期期間以上維持可能である、ことも可能である。
　前記各中継装置が、前記通信回線の通信信号中における自己の割り当て位置に、自己が保有する情報を送出し、さらに、前記各中継装置が、前記通信回線の通信フレーム中から他の中継装置が保有する情報を取得し、それに基づいて自己が無線送信する制御情報を構築する、ことも可能である。
　上記目的を達成するため、本発明の第２の観点に係る中継システムは、
　通信回線を介して相互に接続され、各固有の中継用チャンネルが割り当てられた複数の中継装置を備えた中継システムであって、
　前記複数の中継装置に対して同期を取るための同期信号を前記通信回線に送出するマスター中継装置と、
　前記通信回線を介して、前記マスター中継装置が送出した前記同期信号を取得し、前記同期信号に同期して稼働するスレーブ中継装置と、を備える、
　ことを特徴とする。
　上記目的を達成するため、本発明の第３の観点に係る中継装置は、
　通信回線に接続され、固有の中継用チャンネルが割り当てられた中継装置であって、
　前記通信回線の通信信号中における自己の割り当て位置に、自己が保有する自己情報を出力する出力部と、
　前記通信回線の通信信号中から他の中継装置が出力した他情報を入力する入力部と、
　前記他情報に基づいて、自己が無線通信する無線端末装置を制御する制御情報を生成する処理部と、を備え、
　前記処理部は、前記通信回線における通信信号に自己が無線送信するダウンリンク信号を同期させるようにする、
　ことを特徴とする。
　上記目的を達成するため、本発明の第４の観点に係る同期方法は、
　通信回線を介して相互に接続され、各固有の中継用チャンネルが割り当てられた複数の中継装置を備えた中継システムと、該中継システムを介して通信を行う複数の無線端末装置と、を同期させる同期方法であって、
　前記中継装置が、自己に登録された無線端末装置に対して制御情報を送信する送信工程と、
　前記無線端末装置が、自己が登録された中継装置より受信した前記制御情報に基づいて、各中継装置に割り当てられたチャンネルの中から中継可能な状態であるチャンネルを選択して無線端末装置間の通信を行う通信工程と、を備え、
　前記送信工程では、前記中継装置が、前記通信回線を介して前記制御情報を構成する情報を取得するとともに、該通信回線における通信信号に自己が無線送信するダウンリンク信号を同期させるようにし、
　前記通信工程では、前記無線端末装置が、通信を行うチャンネルを他のチャンネルに移動したときに、該移動前のチャンネルにおいて確立した同期状態を維持する、
　ことを特徴とする。
　本発明によると、簡単な構成で、無線端末装置がチャンネル変更を行ったときに、無線信号の同期を迅速にとることができる。
本発明の実施の形態における無線通信システムの構成図である。 図１の無線端末装置の構成を示すブロック図である。 図１のレピータの構成を示すブロック図である。 マスタレピータからシステムバスに送出される同期信号及び同期信号に続く各レピータに割当てられたタイムスロットを含む図である。 レピータと無線端末装置との間で送受信される通信フレームのフォーマットを示す図である。 図１のレピータ１１１１のＣＰＵによって実行されるフローチャートである。 図１のレピータ１１１２～１１１ｎのＣＰＵによって実行されるフローチャートである。 通信フレーム送信時に実行されるフローチャートである。 同期信号と通信フレームとの関係を示すタイミングチャートである。
　以下、本発明の実施形態に係る無線通信システム、中継システム、中継装置、及び、同期方法について、図面を参照して説明する。
　本実施の形態に係る無線通信システムのサイト１００は、図１に示すように、複数（例えば最大３０台）のレピータ１１１１～１１１ｎから構成されている。複数のレピータ１１１１～１１１ｎには、それぞれ固有の中継用チャンネルが割当てられており、同一の通信エリアの中継処理を担う。レピータ１１１１～１１１ｎは、通信回線１１５で相互に接続されており、１つのレピータシステム（中継システム）１３０を構成する。レピータシステム１３０によって、チャンネル数ｎ（ｎは、レピータの台数分）を有する１つの通信エリアが構成される。また、レピータ１１１１～１１１ｎは、ＩＰ接続線などの通信回線１１６を介してサーバ１０４に接続されている。一般に通信回線１１５を「システムバス」と称するので、以下の説明においては、通信回線１１５をシステムバスという。
　サーバ１０４は、複数のレピータ１１１１～１１１ｎの各種設定を遠隔操作により行うことができる。各レピータ１１１１～１１１ｎは、レピータユニットとコントローラユニットから構成されている。また、各レピータ１１１１～１１１ｎは、レピータ１１１１～１１１ｎに関する情報（例えば、中継中か否かを示す情報）を、システムバス１１５を介してやり取りし、情報を共有している。各レピータ１１１１～１１１ｎには、予めどのタイムスロットでデータをシステムバス１１５に送出するかが設定されている。このため、各レピータ１１１１～１１１ｎは、予め設定されたタイムスロットにデータを送出する。
　複数のレピータ１１１１～１１１ｎのうち、１台が「マスタレピータ」として設定される。この実施形態では、レピータ１１１１がマスタレピータであるとする。マスタレピータは、自装置も含めたレピータ１１１１～１１１ｎの同期を取るための同期信号をシステムバス１１５に送出する。
　無線端末装置ＴＡ～ＴＨは、レピータ１１１１～１１１ｎのうち、いずれか１台のレピータをホームレピータとして登録している。同様に、各レピータ１１１１～１１１ｎは、自己をホームレピータとしている無線端末装置ＴＡ～ＴＨの情報を登録している。無線端末装置ＴＡ～ＴＨは、待ち受け状態においては、ホームレピータのダウンリンク信号を受信している。無線端末装置ＴＡ～ＴＨは、ホームレピータのダウンリンク信号に挿入されている空きチャンネル情報を取得し、通信チャネル（通信に使用するチャンネル）を空きチャンネル情報が示す空きチャンネルに移動し、該空きチャンネルを介して他の無線端末装置との通話を行う。そして、通話が終了すると、通信チャンネルをホームレピータのチャンネルに戻し、待ち受け状態に戻る。図１では、無線端末装置ＴＡ～ＴＤがレピータ１１１１をホームレピータ、無線端末装置ＴＥ及びＴＦがレピータ１１１２をホームレピータ、無線端末装置ＴＧ及びＴＨがレピータ１１１３をホームレピータとしている。
　図１の無線通信システムは、無線端末装置ＴＡ～ＴＨが複数のレピータ１１１１～１１１ｎを共用し、中継用に少なくとも１つのレピータを適宜選択する分散型のトランキングシステムである。分散型のトランキングシステムは、制御用の専用チャンネルを有しておらず、全てのチャンネルが、制御チャンネルとして機能すると共に通話チャンネルとしても機能する。例として、無線端末装置ＴＡが同じホームレピータに登録された他の無線端末装置ＴＢ～ＴＤと通話する場合を想定する。この場合、無線端末装置ＴＡは、自己のホームレピータであるレピータ１１１１からのダウンリンク信号に含まれている通話可能なチャンネルを示すチャンネル情報を取得し、取得したチャンネル情報に基づいて通話可能なチャンネルを判別し、判別した通話可能なチャンネルの１つ（例えば、レピータ１１１３のチャンネル）を選択し、選択したチャンネルに自己の通信チャンネルを移動する。
　さらに、無線端末装置ＴＡは、このチャンネル（レピータ１１１３が提供するチャンネル）に通話許可要求を送信し、レピータ１１１３より通話を許可する旨の応答を受け取ってリンクを確立する。リンクの確立に応答して、ホームレピータ１１１１は、通話の相手である無線端末装置ＴＢ～ＴＤに、リンクを確立した通話チャンネル（レピータ１１１３のチャンネル）への移動を指示する制御信号を送る。無線端末装置ＴＢ～ＴＤは、制御信号に応答して、通話チャンネルを指示されたチャンネルに変更し、無線端末装置ＴＡとの通話を行う。つまり、レピータ１１１１は、自己をホームレピータとして登録している無線端末装置ＴＡ～ＴＤに対しては、制御チャンネルとして動作し、他の無線端末装置ＴＥ～ＴＨに対しては通話チャンネルとして動作する。ここで、無線端末装置ＴＡ～ＴＤ間の通話は、無線端末装置ＴＡ～ＴＤ全体でのグループ通話や、さらにグループの単位を細分化して、例えば、無線端末装置ＴＡ及びＴＢから構成される小グループでのグループ通話、又は、１台の無線端末装置を対象とした個別呼び出し（「Individual Call」という）などがある。
　次に、各無線端末装置ＴＡ～ＴＨ及び各レピータ１１１１～１１１ｎの構成及び機能について説明する。図２は、図１の無線端末装置ＴＡ～ＴＨの構成を示すブロック図である。図３は、図１のレピータ１１１１～１１１ｎの構成を示すブロック図である。図４は、マスタレピータ１１１１からシステムバス１１５に送出される同期信号及び同期信号に続く各レピータに割当てられているタイムスロットを示す図である。図５（Ａ）、（Ｂ）は、レピータと無線端末装置との間で送受信される通信フレームのフォーマットを示す図である。通信フレームはヘッダ部とデータ部で構成されている。ヘッダ部及びデータ部の詳細な内容については後述する。
　図２に示すように、無線端末装置ＴＡ～ＴＨは、信号系のブロックとして、アンテナＡＮＴＳＲ、送受信切換部１１、送信部１２、ベースバンド処理部１３、Ａ／Ｄ変換部１４、マイク１５、受信部１６、ベースバンド処理部１７、Ｄ／Ａ変換部１８、スピーカ１９を備えている。また、無線端末装置ＴＡ～ＴＨは、制御系のブロックとして、コントローラ２０、計時部２５、表示部２６、操作部２７、同期回路２８を備えている。さらに、コントローラ２０は、ＣＰＵ（中央演算ユニット）２１、Ｉ／Ｏ（入出力部）２２、ＲＡＭ（読み書き可能メモリ）２３、ＲＯＭ（読み出し専用メモリ）２４、及びこれらを互いに接続する内部バスを備えている。
　無線端末装置ＴＡ～ＴＨの信号系のブロックはＣＰＵ２１によって制御される。ＣＰＵ２１は、ＲＯＭ２４に記憶されている制御プログラムを実行して無線端末装置の全体を制御し、Ｉ／Ｏ２２を介して操作部２７から入力されるコマンドやデータ、及びベースバンド処理部１７から得られるデータを処理してＲＡＭ２３に一時的に記憶する。また、ＣＰＵ２１は、必要に応じて記憶したコマンドやデータをＬＣＤ（Liquid Crystal Display）などからなる表示部２６に表示する。また、ＣＰＵ２１は、計時部２５から得られる現在時刻を表示部２６に表示する。
　同期回路２８は、ＰＬＬ（Phase Locked Loop)回路を内蔵し、ベースバンド処理部１７から供給される受信信号に含まれている同期信号、さらに、周期的に受信する通信フレーム等に同期して発振動作し、この無線端末装置ＴＡ～ＴＨの動作タイミングの基準となる同期信号を生成する。同期回路２８は、さらに、この同期信号に同期した動作クロックを生成し、コントローラ２０等に供給する。同期回路２８は、比較的長い時定数を有し、同期を一度確立すると、ある程度の期間（例えば、１～３フレーム周期の間）は、同期状態を維持する。
　なお、コントローラ２０は、無線端末装置の固有の識別情報を記録したフラッシュメモリ等の書き換え可能な不揮発性メモリカードが着脱可能に装着される構成であってもよい。
　次に、信号系のブロックに関して、送受信切換部１１は、その入力端がアンテナＡＮＴＳＲに接続され、その出力端が、ＣＰＵ２１の制御に応じて、送信部１２と受信部１６に択一的に接続される。操作部２７により発信操作がされないときには、この無線端末装置は受信（待受）モードになっており、送受信切換部１１の出力端は受信部１６に接続されている。一方、操作部２７により送信操作がされたときは、この無線端末装置は送信モードになり、送受信切換部１１の出力端は送信部１２に接続される。
　マイク１５は、送信モードのときに、ユーザの音声入力をアナログ音声信号に変換し、Ａ／Ｄ変換部１４に出力する。
　Ａ／Ｄ変換部１４は、マイク１５からのアナログ音声信号をデジタル音声信号に変換してベースバンド処理部１３に出力する。
　ベースバンド処理部１３は、Ａ／Ｄ変換部１４からのデジタル音声信号に基づいて、あるいはコントローラ２０のＲＡＭ２３に記憶されているデータに基づいて、所定のフォーマットの通信フレーム（ベースバンド信号）を生成し、生成して通信フレームを送信部１２に出力する。
　送信部１２は、ベースバンド処理部１３からの通信フレームを用いて搬送波を変調し、送受信切換部１１及びアンテナＡＮＴＳＲを介して中継動作中のレピータに対して送信する。送信部１２の変調方式には、ＧＭＳＫ（Gaussian filtered Minimum Shift Keying）、ＰＳＫ（Phase Shift Keying）、ＱＡＭ（Quadrature Amplitude Modulation）、又はＦＳＫ（Frequency Shift Keying）などが用いられる。
　無線端末装置ＴＡ～ＴＨが受信モードの場合には、送受信切換部１１はアンテナＡＮＴＳＲと受信部１６とを接続する。受信部１６は、レピータ１１１１～１１１ｎからの無線信号をアンテナＡＮＴＳＲを介して受信する。受信部１６は、受信信号を増幅すると共に、復調処理などの信号処理を施して、復調信号をベースバンド処理部１７に出力する。
　ベースバンド処理部１７は、受信部１６から出力された復調信号から通信フレームを抽出する。さらに、ベースバンド処理部１７は、抽出した通信フレームのヘッダ部Ｈの情報をＣＰＵ２１に出力する。ＣＰＵ２１は、ヘッダ部Ｈの情報を分析して、その受信信号の送信先が自局の場合には、データ部Ｄに含まれている音声信号のデータについてはＤ／Ａ変換部１８に出力させ、データ部Ｄに含まれている音声信号以外のデータについてはＲＡＭ２３に一時的にストアすると共に必要に応じて表示部２６に表示する。Ｄ／Ａ変換部１８は、ベースバンド処理部１７からの音声信号をデジタルからアナログに変換してスピーカ１９から発音させる。
　レピータ１１１１～１１１ｎは、図３に示すように、信号系のブロックとして、送信専用のアンテナＡＮＴＳ、送信部３２、ベースバンド処理部３３、受信専用のアンテナＡＮＴＲ、受信部３６、ベースバンド処理部３７、入力部６、出力部７、ネットワークＩ／Ｆ（インターフェース）８を備えている。また、各レピータ１１１１～１１１ｎは、制御系のブロックとして、コントローラ４０、計時部４５、表示部４６、操作部４７、を備えている。さらに、コントローラ４０は、ＣＰＵ（中央演算ユニット）４１、Ｉ／Ｏ（入出力部）４２、ＲＡＭ（読み書き可能メモリ）４３、ＲＯＭ（読み出し専用メモリ）４４、及びこれらを互いに接続する内部バスを備えている。また、レピータ１１１１～１１１ｎは、後述するシステムバス１１５に自装置の情報を送出し、他のレピータからの情報を取得するためのバスＩ／Ｆ（インターフェース）９を備えている。
　レピータ１１１１～１１１ｎ（例えば、レピータ１１１１）は、送信元の無線端末装置（例えば、無線端末装置ＴＡ）から受信した無線信号を増幅処理や波形処理などの信号処理を行って、送信先の無線端末装置（例えば、無線端末装置ＴＢ）に対して送信する。従って、レピータ１１１１～１１１ｎは、基本的には図２に示した無線端末装置ＴＡ～ＴＨと同様の構成を備えている。したがって、図２に示した無線端末装置ＴＡ～ＴＨの構成要素と基本的に同じものについては、同一の符号で表し、それらの動作については無線端末装置ＴＡ～ＴＨと重複するので説明を省略する。
　レピータ１１１１～１１１ｎを経由して無線端末装置ＴＡ～ＴＨ同士が通信を行う場合には、無線端末装置からレピータへの送信のアップリンクと、レピータから無線端末装置への送信のダウンリンクとは、周波数又はタイムスロットを変えて実質的に同時に通信する。したがって、レピータ１１１１～１１１ｎは送信専用のアンテナＡＮＴＳ及び受信専用のアンテナＡＮＴＲを備えている。また、複数のレピータ１１１１～１１１ｎの各々は、図１に示したように、システムバス１１５を介して相互に接続され、ＩＰ接続線などの通信回線１１６を介してサーバ１０４に接続されている。
　入力部６は、ＣＰＵ４１の入力制御によって、ネットワークＩ／Ｆ８を介してサーバ１０４より送信されたデータ等を入力する。さらに、別の通信エリアを構成する他のサイト１００との通信を行うマルチサイトネットワークを構築する場合は、ネットワークＩ／Ｆ８を介して他のサイトのレピータと通信フレームの受信を行う。
　出力部７は、ＣＰＵ４１の制御に従って、ネットワークＩ／Ｆ８を介してサーバ１０４より要求されたデータ等を出力する。さらに、別の通信エリアを構成する他のサイト１００との通信を行うマルチサイトネットワークを構築する場合には、ネットワークＩ／Ｆ８を介して他のサイトのレピータと通信フレームの送信を行う。
　バスＩ／Ｆ９は、ＣＰＵ４１の入力制御によって、マスタレピータによってシステムバス１１５に送出された同期信号や、自装置以外の他のレピータからシステムバス１１５に送出されるレピータ情報の取得、ＣＰＵ４１の出力卸御によってシステムバス１１５への自装置の情報の送出を仲介する。
　同期回路４８は、ＰＬＬ回路を備え、このレピータが、マスタレピータとして機能する場合には、自ら発振し、このシステム全体の同期信号を生成する。同期信号は、コントローラ４０に供給されて動作の基準タイミングとなると共に図４を参照して後述するように、システムバス１１５上に出力され、他のレピータに伝送される。同期回路４８は、このレピータが、スレーブレピータとして機能する場合には、バスＩ／Ｆ９を介して供給される同期信号に同期して発振し、内部の同期信号を生成し、コントローラ４０に供給する。この内部同期信号は、レピータの動作の基準タイミングとなる。
　次に、実施の形態における同期方法について、図４ないし図９を参照して説明する。
　図４は、マスタレピータによってシステムバス１１５に送出される同期信号及びそれに続く各レピータに対応するスロットを示す図である。図４に示すように、同期信号は、１周期が８０ｍｓになっており、前半の４０ｍｓは、スロット０からスロット３１までの３２個のスロットで構成されている。したがって、各スロットは１．２５ｍｓの時間長になっている。最初のスロット０は同期信号を含み、決められたアルゴリズムに従って特定された１つのレピータすなわちマスタレピータ１１１１が送出する。他のレピータ１１１２～１１１ｎはスレーブレピータになって、この同期信号を取得する。レピータ１１１１～１１１ｎ、すなわちレピータシステム１３０は、この同期信号に同期して動作している。レピータ１１１１～１１１ｎには、同期用のスロット０以外のスロット１～スロット３１のいずれかが割り当てられている。レピータ１１１１～１１１ｎは、互いに共有する各レピータの情報（中継チャンネルが空きか否か等）を自装置に割り当てられたスロットに書き込む（出力する）。マスタレピータであるレピータ１１１１は、スロット０には同期信号を送出し、また、スロット１からスロット３０のうちレピータ１１１１に割り当てられたスロットにレピータ１１１１の情報を書き込むことになる。なお、最後のスロット３１は、ここでは、未定義とする。
　図５は、レピータと無線端末装置との間で送受信される通信フレームのフォーマットを示す。図５（Ａ）に通話チャンネルとのリンク確立時の通信フレームのフォーマット、図５（Ｂ）に音声及びデータ通信時の通信フレームのフォーマットの一例を示す。図５（Ａ）及び（Ｂ）に示すレピータとの無線端末装置との間で送受信される通信フレームのフォーマットも１周期が８０ｍｓであり、３８４ビットで構成される。図５において、Ｐはプリアンブル（初期送信時のみ）、ＦＳＷはフレーム同期ワード、ＬＩＣＨはリンク情報、ＳＣＣＨはシグナリング制御、ＦＡＣＣＨは高速付随制御、Ｇはガードタイムのデータが挿入される。
　図６は、マスタレピータ１１１１（レピータ１１１１）の動作を示すフローチャートである。前述の通り、マスタレピータ１１１１は、図４におけるスロット０に、同期回路４８が出力した同期信号を送出し、マスタレピータ１１１１に対しスレーブレピータとなる他のレピータ１１１２～１１１ｎは、この同期信号を取得し、マスタレピータ１１１１を含むレピータシステム１３０は、この同期信号に同期して動作する。また、この同期信号は、通信フレームの周期と同じ８０ｍｓ毎にシステムバス１１５上に送出される。
　実施の形態の無線通信システムは、初期立ち上げ時に所定の規則に従い、レピータ１１１１～１１１ｎのうち１台のレピータがマスタレピータとなる。ここでは、レピータ１１１１がマスタレピータとなり同期信号を送出すると仮定する。他のレピータ１１１２～１１１ｎは、自動的にスレーブレピータとなり、マスタレピータ１が送出する同期信号を取得する。またレピータ１１１１～１１１ｎには、スロット１～スロット３０のいずれかのスロットが割り当てられている。また、レピータ１１１１～１１１ｎは、他のレピータがどのスロットに割り当てられているかについても把握している。割当スロットへの情報の送出は、同期回路４８と計時部４５とによってタイミングを計る。つまり、同期信号は８０ｍｓ毎に、自装置の情報は同期信号送出から割当スロット間での時間を計測して送出する。これらを踏まえて、マスタレピータ１１１１の同期信号及び自装置の状態を示す情報の送出、及び、他のレピータ１１１２～１１１ｎの情報の取得について説明する。
　ＣＰＵ４１は、ステップＳ１０１において、先の同期信号送出から８０ｍｓ経過しているか否か、すなわち、スロットがスロット０であるか否かを判別し（ステップＳ１０１）、スロット０である場合には、スロット０に同期信号を書き込む（ステップＳ１０２）。ステップＳ１０１において、先の同期信号送出から８０ｍｓ経過していない場合、すなわち、スロットがスロット０でない場合には、自装置に割り当てられている割当スロットであるか否かを判別する（ステップＳ１０３）。割当スロットである場合には、自装置の情報を割当スロットに書き込む（ステップＳ１０４）。スロットが割当スロットでない場合、すなわち、他のレピータの割当スロットである場合には、そのスロットの情報を読み込む（ステップＳ１０５）。次に、読み込んだ情報によってＲＡＭ４３の情報を更新する（ステップＳ１０６）。
　図７は、スレーブレピータ（レピータ１１１２～１１１ｎ）の動作を示すフローチャートである。スレーブレピータ１１１２～１１１ｎは、マスタレピータ１１１１と同様、スロット０に送出される同期信号を取得し、この同期信号に同期して稼働する。また、同期信号が出力されてからの経過時間を計時部４５により計時する。
　スレーブレピータ１１１２～１１１ｎは、電源を投入されている間、図７に示す処理を繰り返し、まず、ステップＳ２０１において、現在のタイムスロットが、同期信号が送出されるスロットであるか否か、すなわち、スロット０であるか否かを計時部４５の計時時間から判別する。スロット０である場合には、スロット０に送出された同期信号を取得する（ステップＳ２０２）。ステップＳ２０１において、同期信号が送出されるスロット０でない場合には、同期信号取得から時間を計測し、自装置に割り当てられている割当スロットのタイミングであるか否かを判別する（ステップＳ２０３）。割当スロットである場合には、自装置の情報を割当スロットに書き込む（ステップＳ２０４）。スロットが割当スロットでない場合、すなわち、他のレピータの割当スロットである場合には、そのスロットの情報を読み込む（ステップＳ２０５）。次に、読み込んだ情報によってＲＡＭ４３の情報を更新する（ステップＳ２０６）。
　一方、各レピータ１１１１～１１１ｎは、通信フレームを送信するときは、図８のフローチャートに示すように、まず、送信フレームを生成し（ステップＳ３０１）、同期信号に同期してこの通信フレームを送信する（ステップＳ３０２）。即ち、この無線通信システムは、図９に示すように、同期信号に同期して通信フレームが出力される。
　一方、無線通信端末ＴＡ～ＴＨの同期回路２８は、この通信フレームに同期して発振している。従って、無線通信端末ＴＡ～ＴＨも同期して動作していることになる。
　以上のように、上記実施の形態において、マスタレピータ１１１１は、通信フレーム長と同じ８０ｍｓの周期で、同期信号をシステムバスに送出する。スレーブレピータ１１１２～１１１ｎは、このシステムバスに送出された同期信号を取得する。レピータ１１１１～１１１ｎは、この同期信号に同期して稼働する。レピータ１１１１～１１１ｎが同期する同期信号の周期は、通信フレーム長と同じであるため、レピータ１１１１～１１１ｎは、この同期信号に同期したダウンリンク信号を送信することができる。
　本無線通信システムにおいては、無線端末装置が通話を行うチャンネルは、固定のチャンネルではなく、レピータ１１１１～１１１ｎに固有の中継チャンネルのうち、空きチャンネルであるレピータ１１１１～１１１ｎのいずれか１つのレピータに対して、通話許可要求を行い、通話許可要求を行ったレピータから通話を許可する旨の応答を受信したら通話を開始するものである。このため、チャンネル周波数の変更を余儀なくされる。特に、デジタル方式の無線通信では、通信フレームのフレーム同期信号を検出し、それに続くデータを復調する。このため、仮にフレーム同期信号の検出が遅れると、受信データは頭切れした状態となってしまう。そのため、デジタル方式の無線通信で、実施の形態のような無線通信システムを構築する場合、無線端末装置では、ロックアップタイムの早いＰＬＬが要求され、コストアップを招くことになる。
　しかし、本実施の形態では、レピータ１１１１～１１１ｎの動作とレピータ１１１１～１１１ｎが送信する通信フレームと、無線端末装置ＴＡ～ＴＨの動作とが、同期している。さらに、無線端末装置ＴＡ～ＴＨの同期回路２８が、比較的長い時定数を有し、一旦同期を確立すると、チャンネルの変更等があってもしばらく（例えば、２通信フレーム期間等）は従前の同期状態を維持する。このため、無線端末装置ＴＡ～ＴＨは、通信フレームに対する同期状態を維持したまま、チャンネル変更することができる。このため、ロックアップタイムが早い高価なＰＬＬを用いずとも、頭切れを起こすことなく通信フレームを受信することができる。
　上記実施の形態において、送信工程、及び通信工程はレピータ１１１１～１１１ｎのＣＰＵ４１の機能に相当する。また、ＣＰＵ４１の機能に代えて、送信回路、及び通信回路などの電子回路によって、送信工程、及び通信工程をそれぞれ構成することもできる。
　なお、上記実施の形態は本発明を説明するためのものであり、本発明は上記実施の形態に限定されず、特許請求の範囲を逸脱しない限り、当業者によって考えられる他の実施の形態や変形例についても本発明に属するものである。
　フレーム周期として８０ｍｓを例示したが、数値やフォーマットは適宜変更可能である。回路構成等も任意であり、ハードウエアで構成した回路の一部をソフトウエアで構成したり、ソフトウエアで構成した機能をハードウエアで構成する等種々の変更が可能である。
　本出願は、２００８年１０月２８日に出願された日本国特許出願特願２００８－２７７５０７号に基づく。本明細書中に、それらの明細書、特許請求の範囲、図面全体を参照として取り込むものとする。
　　ＴＡ～ＴＨ　無線端末装置
　　１１１１～１１１ｎ　レピータ
　　１００　サイト
　　１０４　サーバ
　　１１５　通信回線
　　１３０　レピータシステム

Claims (8)

  1. 　通信回線を介して相互に接続され、各固有のチャンネルが割り当てられた複数の中継装置を備えた中継システムと、
    　該中継システムを介して通信を行う複数の無線端末装置と、を備え、
    　各中継装置は、自己に登録された無線端末装置に対して制御情報を送信し、
    　各無線端末装置は、自己が登録された中継装置より送信された前記制御情報を受信し、受信した制御情報に基づいて、各中継装置に割り当てられたチャンネルの中から中継可能な状態であるチャンネルを選択し、選択したチャンネルを介して他の無線端末装置との間の通信を行い、
    　各中継装置は、前記通信回線を介して通信信号を送受信することにより、前記制御情報を構成する情報を送受信し、該通信回線における通信信号に自己が無線送信するダウンリンク信号を同期させ、各無線端末装置は、通信を行うチャンネルを他のチャンネルに移動したときに、該移動前のチャンネルにおいて確立した同期状態を少なくとも所定期間維持する、
    　ことを特徴とする無線通信システム。
  2. 　前記通信回線における通信信号の単位長さと各中継装置が送信するダウンリンク信号の信号フレームの長さが同一に設定されている、
    　ことを特徴とする請求項１に記載の無線通信システム。
  3. 　前記中継システムが、前記通信回線に同期信号を送出するマスター中継装置と、前記通信回線より同期信号を取得するスレーブ中継装置と、からなる、
    　ことを特徴とする請求項１に記載の無線通信システム。
  4. 　前記マスター中継装置は、同期信号を生成する同期回路を備え、
    　前記スレーブ中継装置は、受信した同期信号に同期して発振する同期回路を備え、
    　マスター中継装置及びスレーブ中継装置は、同期信号に同期してダウンリンク信号を送信し、
    　前記無線端末装置は、受信したダウンリンク信号に同期する同期回路を備え、この同期回路は、確立した同期状態を１同期期間以上維持可能である、
    　ことを特徴とする請求項３に記載の無線通信システム。
  5. 　前記各中継装置が、前記通信回線の通信信号中における自己の割り当て位置に、自己が保有する情報を送出し、さらに、前記各中継装置が、前記通信回線の通信フレーム中から他の中継装置が保有する情報を取得し、それに基づいて自己が無線送信する制御情報を構築する、
    　ことを特徴とする請求項１に記載の無線通信システム。
  6. 　通信回線を介して相互に接続され、各固有の中継用チャンネルが割り当てられた複数の中継装置を備えた中継システムであって、
    　前記複数の中継装置に対して同期を取るための同期信号を前記通信回線に送出するマスター中継装置と、
    　前記通信回線を介して、前記マスター中継装置が送出した前記同期信号を取得し、前記同期信号に同期して稼働するスレーブ中継装置と、を備える、
    　ことを特徴とする中継システム。
  7. 　通信回線に接続され、固有の中継用チャンネルが割り当てられた中継装置であって、
    　前記通信回線の通信信号中における自己の割り当て位置に、自己が保有する自己情報を出力する出力部と、
    　前記通信回線の通信信号中から他の中継装置が出力した他情報を入力する入力部と、
    　前記他情報に基づいて、自己が無線通信する無線端末装置を制御する制御情報を生成する処理部と、を備え、
    　前記処理部は、前記通信回線における通信信号に自己が無線送信するダウンリンク信号を同期させるようにする、
    　ことを特徴とする中継装置。
  8. 　通信回線を介して相互に接続され、各固有の中継用チャンネルが割り当てられた複数の中継装置を備えた中継システムと、該中継システムを介して通信を行う複数の無線端末装置と、を同期させる同期方法であって、
    　前記中継装置が、自己に登録された無線端末装置に対して制御情報を送信する送信工程と、
    　前記無線端末装置が、自己が登録された中継装置より受信した前記制御情報に基づいて、各中継装置に割り当てられたチャンネルの中から中継可能な状態であるチャンネルを選択して無線端末装置間の通信を行う通信工程と、を備え、
    　前記送信工程では、前記中継装置が、前記通信回線を介して前記制御情報を構成する情報を取得するとともに、該通信回線における通信信号に自己が無線送信するダウンリンク信号を同期させるようにし、
    　前記通信工程では、前記無線端末装置が、通信を行うチャンネルを他のチャンネルに移動したときに、該移動前のチャンネルにおいて確立した同期状態を維持する、
    　ことを特徴とする同期方法。
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